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目的:碳纳米纤维（CNF）材料由于其强度高、密度低、化学性能稳定、生物相容性良好,目前已被广泛地应用于生物材料领域。碳纳米纤维材料还具有弹性模量大、表面积大以及植入生物体内几乎不与被植入部位周围组织发生反应等优点。但碳纳米纤维作为植入物植入体内后呈惰性,几乎不与周围组织发生反应。碳纳米纤维作为植入材料植入体内后,为了使碳纳米纤维材料更好地与被植入部位相结合,将碳纳米纤维与其他材料复合制成复合材料是一种行之有效的方法。磷酸钙生物陶瓷的生物相容性优异。磷酸钙生物陶瓷包括羟基磷灰石（HA）、无定形态磷酸钙（ACP）、磷酸三钙（TCP）、焦磷酸钙（CPPD）、透钙磷灰石（DCPD）、磷酸四钙（TTCP）等。其中以HA和TCP最为常见。TCP与HA相似,其骨传导性和生物相容性良好。同时TCP的在体内降解速度比HA快,TCP植入骨缺损部位后,仅6-12月就可以完全降解,从而被新生骨组织替代,且TCP降解过程中产生的钙离子和磷酸根离子可为新生骨组织的矿化过程提供原料。从仿生的角度看,骨组织本身就存在少量的Zn2+、Mg2+,且少量无机离子的引入以提高材料的生物活性是一种行之有效的方法。镁对骨代谢至关重要,可刺激新骨的形成,还可与成骨细胞的整联蛋白相互作用,这些整联蛋白负责细胞粘附和稳定性。从生物材料中释放的Mg2+离子可增强成骨细胞的增殖和分化作用,从而促进骨再生。锌是细胞和组织维持正常形态和功能必需的微量元素。锌在骨代谢中具有重要地位,且锌可增强成骨细胞的成骨、矿化作用,从而有利于植入物的固定。锌的补充可预防和治疗骨质疏松。向碳纳米纤维、β-TCP复合材料中掺杂Mg2+、Zn2+可增强其生物相容性,促进复合材料植入后与骨缺损部位形成骨性连接。方法:（1）杂化碳纳米纤维仿生骨材料制备:①磷酸三乙酯（TEP）水解:按3mol:1mol:3mol的比例将无水乙醇、TEP、去离子水加到烧杯中,密封烧杯口,室温下磁力搅拌仪持续搅拌24小时充分混匀。向混合液中加入氨水为催化剂,密封瓶口,放到恒温加热磁力搅拌器中,设定75℃,持续磁力搅拌24小时,加速TEP的水解过程,最终得到已充分水解的混合液。②溶胶制备:将Ca2+、Zn2+、Mg2+醇溶液分别加入到已充分水解的混合液中,4℃冰水混浴,同时持续磁力搅拌以保证溶液充分混合。滴加完成后,继续在4℃冰水混浴中持续磁力搅拌2小时。静置7天得到充分反应的溶胶。③静电纺丝液:按DMF:溶胶=20:1的比例,向20mL DMF中加入1mL溶胶,再加入10%（w/v）的PAN,持续磁力搅拌24小时,最终制成均匀的纺丝液。④静电纺丝:静电纺丝机的参数设置为:静电压18kV,接收距离为15cm,滚筒接收器转速500RPM,注射泵流速0.6mL/h,温度25℃,湿度35%-45%,每张膜收集12h,每张膜取下后,50℃鼓风电热干燥箱干燥过夜,制得杂化碳纳米纤维原丝。⑤杂化碳纳米纤维原丝的预氧化:杂化碳纳米纤维放到烧舟内,再将烧舟放到管式炉里,设定升温速度为1℃/min,升到270℃,维持270℃ 90min,再待其自然冷却到室温。⑥预氧化碳纳米纤维碳化:预氧化的碳纳米纤维置于管式炉中,室温通氮气10min,使其处于氮气氛围内,再以5℃/min的速度升温至1100℃,维持1100℃ 3h,再待其冷却至室温得到最终产物杂化碳纳米纤维仿生骨材料。（2）杂化碳纳米纤维仿生骨材料表征:通过XRD、SEM对杂化碳纳米纤维仿生骨材料进行表征。（3）杂化碳纳米纤维仿生骨材料生物相容性评价:①通过细胞培养技术将MC3T3-E1细胞接种于杂化碳纳米纤维表面,经戊二醛固定、梯度乙醇脱水后,喷金,SEM观察细胞在杂化碳纳米纤维表面黏附、增殖的形态。②通过MTT法检测MC3T3-E1细胞的增殖、黏附情况。结果:（1）通过凝胶-溶胶法与静电纺丝技术相结合的方法,制备出的杂化碳纳米纤维仿生骨材料,形貌、直径分布稳定,材料中掺杂的Zn2+、Mg2+含量符合预期。（2）杂化碳纳米纤维仿生骨材料生物相容性良好。（3）杂化碳纳米纤维仿生骨材料中Zn2+、Mg2+的掺杂可促进MC3T3-E1细胞的增殖、黏附,同时Zn2+的掺杂相较Mg2+的掺杂,更有利于成骨细胞的增殖、黏附,比较差异具有统计学差异,P<0.05。（4）对于MC3T3-E1细胞增殖和黏附的促进作用,Zn2+、Mg2+的共同掺杂相较于单一 Zn2+或Mg2+的掺杂效果更好,比较其统计学差异,P<0.05。结论:本课题组将凝胶-溶胶法与静电纺丝技术相结合,制备出形貌稳定的杂化碳纳米纤维仿生骨材料。杂化碳纳米纤维仿生骨材料中掺杂的Zn2+、Mg2+可提高材料的生物相容性,且Zn2+、Mg2+的同时掺杂相较于Zn2+或Mg2+的单一掺杂,能进一步提高杂化碳纳米纤维仿生骨材料的生物相容性。这提示杂化碳纳米纤维仿生骨材料有望成为具有良好生物相容性的临床备选人工骨材料。